linux非同步socket程式設計之select()用法

轉載自http://blog.csdn.net/wypblog/article/details/6826286

Select在Socket程式設計中還是比較重要的，可是對於初學Socket的人來說都不太愛用Select寫程式，他們只是習慣寫諸如 connect、accept、recv或recvfrom這樣的阻塞程式（所謂阻塞方式block，顧名思義，就是程序或是執行緒執行到這些函式時必須等待某個事件的發生，如果事件沒有發生，程序或執行緒就被阻塞，函式不能立即返回）。可是使用Select就可以完成非阻塞（所謂非阻塞方式non- block，就是程序或執行緒執行此函式時不必非要等待事件的發生，一旦執行肯定返回，以返回值的不同來反映函式的執行情況，如果事件發生則與阻塞方式相同，若事件沒有發生則返回一個程式碼來告知事件未發生，而程序或執行緒繼續執行，所以效率較高）方式工作的程式，它能夠監視我們需要監視的檔案描述符的變化情況讀寫或是異常。下面詳細介紹一下！

Select的函式格式(我所說的是Unix系統下的伯克利socket程式設計，和windows下的有區別，一會兒說明)：

int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

先說明兩個結構體：

第一，struct fd_set可以理解為一個集合，這個集合中存放的是檔案描述符(file descriptor)，即檔案控制代碼，這可以是我們所說的普通意義的檔案，當然Unix下任何裝置、管道、FIFO等都是檔案形式，全部包括在內，所以毫無疑問一個socket就是一個檔案，socket控制代碼就是一個檔案描述符。fd_set集合可以通過一些巨集由人為來操作，比如清空集合 FD_ZERO(fd_set *)，將一個給定的檔案描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set *)，將一個給定的檔案描述符從集合中刪除FD_CLR(int ,fd_set*)，檢查集合中指定的檔案描述符是否可以讀寫FD_ISSET(int ,fd_set* )。一會兒舉例說明。

第二，struct timeval是一個大家常用的結構，用來代表時間值，有兩個成員，一個是秒數，另一個是毫秒數。

具體解釋select的引數：

int maxfdp是一個整數值，是指集合中所有檔案描述符的範圍，即所有檔案描述符的最大值加1，不能錯！在Windows中這個引數的值無所謂，可以設定不正確。

fd_set *readfds是指向fd_set結構的指標，這個集合中應該包括檔案描述符，我們是要監視這些檔案描述符的讀變化的，即我們關心是否可以從這些檔案中讀取資料了，如果這個集合中有一個檔案可讀，select就會返回一個大於0的值，表示有檔案可讀，如果沒有可讀的檔案，則根據timeout引數再判斷是否超時，若超出timeout的時間，select返回0，若發生錯誤返回負值。可以傳入NULL值，表示不關心任何檔案的讀變化。

fd_set *writefds是指向fd_set結構的指標，這個集合中應該包括檔案描述符，我們是要監視這些檔案描述符的寫變化的，即我們關心是否可以向這些檔案中寫入資料了，如果這個集合中有一個檔案可寫，select就會返回一個大於0的值，表示有檔案可寫，如果沒有可寫的檔案，則根據timeout引數再判斷是否超時，若超出timeout的時間，select返回0，若發生錯誤返回負值。可以傳入NULL值，表示不關心任何檔案的寫變化。

fd_set *errorfds同上面兩個引數的意圖，用來監視檔案錯誤異常。

struct timeval* timeout是select的超時時間，這個引數至關重要，它可以使select處於三種狀態，第一，若將NULL以形參傳入，即不傳入時間結構，就是將select置於阻塞狀態，一定等到監視檔案描述符集合中某個檔案描述符發生變化為止；第二，若將時間值設為0秒0毫秒，就變成一個純粹的非阻塞函式，不管檔案描述符是否有變化，都立刻返回繼續執行，檔案無變化返回0，有變化返回一個正值；第三，timeout的值大於0，這就是等待的超時時間，即 select在timeout時間內阻塞，超時時間之內有事件到來就返回了，否則在超時後不管怎樣一定返回，返回值同上述。

返回值：

負值：select錯誤正值：某些檔案可讀寫或出錯 0：等待超時，沒有可讀寫或錯誤的檔案

在有了select後可以寫出像樣的網路程式來！舉個簡單的例子，就是從網路上接受資料寫入一個檔案中。

例子：

main()

{

int sock;

FILE *fp;

struct fd_set fds;

struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒，3秒輪詢，要非阻塞就置0

char buffer[256]={0}; //256位元組的接收緩衝區

/* 假定已經建立UDP連線，具體過程不寫，簡單，當然TCP也同理，主機ip和port都已經給定，要寫的檔案已經開啟

sock=socket(...);

bind(...);

fp=fopen(...); */

while(1)

{

FD_ZERO(&fds); //每次迴圈都要清空集合，否則不能檢測描述符變化

FD_SET(sock,&fds); //新增描述符

FD_SET(fp,&fds); //同上

maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1

switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用

{

case -1: exit(-1);break; //select錯誤，退出程式

case 0:break; //再次輪詢

default:

if(FD_ISSET(sock,&fds)) //測試sock是否可讀，即是否網路上有資料

{

recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受網路資料

if(FD_ISSET(fp,&fds)) //測試檔案是否可寫

fwrite(fp,buffer...);//寫入檔案

buffer清空;

}// end if break;

}// end switch

}//end while

}//end main

----------------------------------------------------------
Linux select()詳解

Linux select()詳解     select系統呼叫是用來讓我們的程式監視多個檔案控制代碼(file descriptor)的狀態變化的。程式會停在select這裡等待，直到被監視的檔案控制代碼有某一個或多個發生了狀態改變。

    檔案在控制代碼在Linux裡很多，如果你man某個函式，在函式返回值部分說到成功後有一個檔案控制代碼被建立的都是的，如man socket可以看到“On success, a file descriptor for the new socket is returned.”而man 2 open可以看到“open() and creat() return the new file descriptor”，其實檔案控制代碼就是一個整數，看socket函式的宣告就明白了：
    int socket(int domain, int type, int protocol);
當然，我們最熟悉的控制代碼是0、1、2三個，0是標準輸入，1是標準輸出，2是標準錯誤輸出。0、1、2是整數表示的，對應的FILE *結構的表示就是stdin、stdout、stderr，0就是stdin，1就是stdout，2就是stderr。
比如下面這兩段程式碼都是從標準輸入讀入9個位元組字元：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
        char buf[10] = "";
        read(0, buf, 9); /* 從標準輸入 0 讀入字元 */
        fprintf(stdout, "%s\n", buf); /* 向標準輸出 stdout 寫字元 */
        return 0;
}
/* **上面和下面的程式碼都可以用來從標準輸入讀使用者輸入的9個字元** */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
        char buf[10] = "";
        fread(buf, 9, 1, stdin); /* 從標準輸入 stdin 讀入字元 */
        write(1, buf, strlen(buf));
        return 0;
}
   繼續上面說的select，就是用來監視某個或某些控制代碼的狀態變化的。select函式原型如下：
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
函式的最後一個引數timeout顯然是一個超時時間值，其型別是struct timeval *，即一個struct timeval結構的變數的指標，所以我們在程式裡要申明一個struct timeval tv;然後把變數tv的地址&tv傳遞給select函式。struct timeval結構如下：

struct timeval {
             long    tv_sec;         /* seconds */
             long    tv_usec;        /* microseconds */
         };
   第2、3、4三個引數是一樣的型別： fd_set *，即我們在程式裡要申明幾個fd_set型別的變數，比如rdfds, wtfds, exfds，然後把這個變數的地址&rdfds, &wtfds, &exfds 傳遞給select函式。這三個引數都是一個控制代碼的集合，第一個rdfds是用來儲存這樣的控制代碼的：當控制代碼的狀態變成可讀的時系統就會告訴select函式返回，同理第二個wtfds是指有控制代碼狀態變成可寫的時系統就會告訴select函式返回，同理第三個引數exfds是特殊情況，即控制代碼上有特殊情況發生時系統會告訴select函式返回。特殊情況比如對方通過一個socket控制代碼發來了緊急資料。如果我們程式裡只想檢測某個socket是否有資料可讀，我們可以這樣：

fd_set rdfds; /* 先申明一個 fd_set 集合來儲存我們要檢測的 socket控制代碼 */
struct timeval tv; /* 申明一個時間變數來儲存時間 */
int ret; /* 儲存返回值 */
FD_ZERO(&rdfds); /* 用select函式之前先把集合清零 */
FD_SET(socket, &rdfds); /* 把要檢測的控制代碼socket加入到集合裡 */
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 500; /* 設定select等待的最大時間為1秒加500毫秒 */
ret = select(socket + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 檢測我們上面設定到集合rdfds裡的控制代碼是否有可讀資訊 */
if(ret < 0) perror("select");/* 這說明select函數出錯 */
else if(ret == 0) printf("超時\n"); /* 說明在我們設定的時間值1秒加500毫秒的時間內，socket的狀態沒有發生變化 */
else { /* 說明等待時間還未到1秒加500毫秒，socket的狀態發生了變化 */
    printf("ret=%d\n", ret); /* ret這個返回值記錄了發生狀態變化的控制代碼的數目，由於我們只監視了socket這一個控制代碼，所以這裡一定ret=1，如果同時有多個控制代碼發生變化返回的就是控制代碼的總和了 */
    /* 這裡我們就應該從socket這個控制代碼裡讀取資料了，因為select函式已經告訴我們這個控制代碼裡有資料可讀 */
    if(FD_ISSET(socket, &rdfds)) { /* 先判斷一下socket這外被監視的控制代碼是否真的變成可讀的了 */
        /* 讀取socket控制代碼裡的資料 */
        recv(...);
    }
}
   注意select函式的第一個引數，是所有加入集合的控制代碼值的最大那個值還要加1。比如我們建立了3個控制代碼：
/************關於本文件********************************************
*filename: Linux網路程式設計一步一步學-select詳解
*purpose: 詳細說明select的用法
*wrote by: zhoulifa([email protected]) 周立發(http://zhoulifa.bokee.com)
Linux愛好者 Linux知識傳播者 SOHO族開發者最擅長C語言
*date time:2007-02-03 19:40
*Note: 任何人可以任意複製程式碼並運用這些文件，當然包括你的商業用途
* 但請遵循GPL
*Thanks to:Google
*Hope:希望越來越多的人貢獻自己的力量，為科學技術發展出力
* 科技站在巨人的肩膀上進步更快！感謝有開源前輩的貢獻！
*********************************************************************/

int sa, sb, sc;
sa = socket(...); /* 分別建立3個控制代碼並連線到伺服器上 */
connect(sa,...);
sb = socket(...);
connect(sb,...);
sc = socket(...);
connect(sc,...);

FD_SET(sa, &rdfds);/* 分別把3個控制代碼加入讀監視集合裡去 */
FD_SET(sb, &rdfds);
FD_SET(sc, &rdfds);
   在使用select函式之前，一定要找到3個控制代碼中的最大值是哪個，我們一般定義一個變數來儲存最大值，取得最大socket值如下：

int maxfd = 0;
if(sa > maxfd) maxfd = sa;
if(sb > maxfd) maxfd = sb;
if(sc > maxfd) maxfd = sc;
   然後呼叫select函式：
ret = select(maxfd + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值還要加1 */
   同樣的道理，如果我們要檢測使用者是否按了鍵盤進行輸入，我們就應該把標準輸入0這個控制代碼放到select裡來檢測，如下：

FD_ZERO(&rdfds);
FD_SET(0, &rdfds);
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
ret = select(1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值還要加1 */
if(ret < 0) perror("select");/* 出錯 */
else if(ret == 0) printf("超時\n"); /* 在我們設定的時間tv內，使用者沒有按鍵盤 */
else { /* 使用者有按鍵盤，要讀取使用者的輸入 */
    scanf("%s", buf);
}----------------------------------------------------------
Linux select學習筆記

select系統呼叫是用來讓我們的程式監視多個檔案描述符(file descrīptor)的狀態變化的。程式會停在select這裡等待，直到被監視的檔案描述符有某一個或多個發生了狀態改變。select()的機制中提供一fd_set的資料結構，實際上是一long型別的陣列，每一個數組元素都能與一開啟的檔案描述符（不管是Socket描述符,還是其他檔案或命名管道或裝置描述符）建立聯絡，建立聯絡的工作由程式設計師完成，當呼叫select()時，由核心根據IO狀態修改fd_set的內容，由此來通知執行了select()的程序哪一Socket或檔案可讀，

select函式原型如下：
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

函式的最後一個引數timeout顯然是一個超時時間值，其型別是struct timeval *，即一個struct timeval結構的變數的指標，所以我們在程式裡要申明一個struct timeval tv;然後把變數tv的地址&tv傳遞給select函式。struct timeval結構如下：

struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};

第2、3、4三個引數的型別是一樣的： fd_set *，即我們在程式裡要申明幾個fd_set型別的變數，比如定義了rfds, wfds, efds。

另外關於fd_set型別的變數，還有一組標準的巨集定義來處理此類變數：

FD_ZERO(fd_set *fdset)：清空fdset與所有檔案描述符的聯絡。

FD_SET(int fd, fd_set *fdset)：建立檔案描述符fd與fdset的聯絡。

FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：清除檔案描述符fd與fdset的聯絡。

FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)：檢查fd_set聯絡的檔案描述符fd是否可讀寫，>0表示可讀寫。

（關於fd_set及相關巨集的定義見/usr/include/sys/types.h）定義的這三個引數都是描述符的集合，第一個rfds是用來儲存這樣的描述符的：當描述符的狀態變成可讀的時系統就會告訴select函式返回，第二個wfds是指有描述符狀態變成可寫的時系統就會告訴select函式返回，第三個引數efds是特殊情況，即描述符上有特殊情況發生時系統會告訴select函式返回。下面以一個輸入為例來說明：

int fd1, fd2; /* 在定義兩個描述符*/

fd1 = socket(...); /* 建立socket連線*/

fd2 = open(“/dev/tyS0”,O_RDWR); /* 開啟一個串列埠*/

FD_ZERO(&rfds); /* 用select函式之前先把集合清零 */

FD_SET(fd1, &rfds); /* 分別把2個描述符加入讀監視集合裡去 */

FD_SET(fd2, &rfds);

int maxfd = 0;

maxfd = (fd1>fd2)?(fd1+1):(fd2+1); /* 注意是最大值還要加1 */

ret = select(maxfd, &rfds, NULL, NULL, &tv); /*然後呼叫select函式*/

這樣就可以使用一個開關語句（switch語句）來判斷到底是哪一個輸入源在輸入資料。具體判斷如下：

switch（ret）{

case -1：perror("select");/* 這說明select函數出錯 */

case 0：printf("超時\n"); /* 說明在設定的時間內，socket的狀態沒有發生變化 */

default：

if（FD_ISSET(fd1, &rfds)）處理函式1（）；/*socket有資料來*/

if（FD_ISSET(fd2, &rfds)）處理函式2（）；/*ttyS0有資料來*/

}

以下來自網路搜尋：

Linux下select呼叫的過程:

1.使用者層應用程式呼叫select(),底層呼叫poll())

2.核心層呼叫sys_select() ------> do_select()

最終呼叫檔案描述符fd對應的struct file型別變數的struct file_operations *f_op的poll函式。

poll指向的函式返回當前可否讀寫的資訊。

1)如果當前可讀寫，返回讀寫資訊。

2)如果當前不可讀寫，則阻塞程序，並等待驅動程式喚醒，重新呼叫poll函式，或超時返回。

3.驅動需要實現poll函式。

當驅動發現有資料可以讀寫時，通知核心層，核心層重新呼叫poll指向的函式查詢資訊。

poll_wait(filp,&wait_q,wait) // 此處將當前程序加入到等待佇列中，但並不阻塞

在中斷中使用wake_up_interruptible(&wait_q)喚醒等待佇列

----------------------------------------------------------
Socket程式設計中select()的妙用

用過 WinSock API 網友們知道：WinSock 程式設計中有一很方便的地方便是其
息驅動機制，不管是底層 API 的 WSAAsyncSelect() 還是 MFC 的非同步Socket類：
CAsyncSocket，都提供了諸如 FD_ACCEPT、FD_READ、FD_CLOSE 之類的訊息
供程式設計人員捕捉並處理。FD_ACCEPT 通知程序有客戶方Socket請求連線，
FD_READ通知程序本地Socket有東東可讀，FD_CLOSE通知程序對方Socket已
關閉。那麼，BSD Socket 是不是真的相形見拙呢？

非也！ 'cause cpu love unix so.

BSD UNIX中有一系統呼叫芳名select()完全可以提供類似的訊息驅動機制。
cpu鄭重宣佈：WinSock的WSAAsyncSeclet()不過是此select()的fork版！

bill也是fork出來的嘛，xixi.

select()的機制中提供一fd_set的資料結構，實際上是一long型別的陣列，
每一個數組元素都能與一開啟的檔案控制代碼（不管是Socket控制代碼,還是其他
檔案或命名管道或裝置控制代碼）建立聯絡，建立聯絡的工作由程式設計師完成，
當呼叫select()時，由核心根據IO狀態修改fd_set的內容，由此來通知執
行了select()的程序哪一Socket或檔案可讀，下面具體解釋：

#include <sys/types.h>
#include <sys/times.h>
#include <sys/select.h>

int select(nfds, readfds, writefds, exceptfds, timeout)
int nfds;
fd_set *readfds, *writefds, *exceptfds;
struct timeval *timeout;

ndfs：select監視的檔案控制代碼數，視程序中開啟的檔案數而定,一般設為呢要監視各檔案
      中的最大檔案號加一。
readfds：select監視的可讀檔案控制代碼集合。
writefds: select監視的可寫檔案控制代碼集合。
exceptfds：select監視的異常檔案控制代碼集合。
timeout：本次select()的超時結束時間。（見/usr/sys/select.h，
        可精確至百萬分之一秒！）

當readfds或writefds中映象的檔案可讀或可寫或超時，本次select()
就結束返回。程式設計師利用一組系統提供的巨集在select()結束時便可判
斷哪一檔案可讀或可寫。對Socket程式設計特別有用的就是readfds。
幾隻相關的巨集解釋如下：

FD_ZERO(fd_set *fdset)：清空fdset與所有檔案控制代碼的聯絡。
FD_SET(int fd, fd_set *fdset)：建立檔案控制代碼fd與fdset的聯絡。
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：清除檔案控制代碼fd與fdset的聯絡。
FD_ISSET(int fd, fdset *fdset)：檢查fdset聯絡的檔案控制代碼fd是否
                                可讀寫，>0表示可讀寫。
（關於fd_set及相關巨集的定義見/usr/include/sys/types.h）

這樣，你的socket只需在有東東讀的時候才讀入，大致如下：

...
int     sockfd;
fd_set fdR;
struct timeval timeout = ..;
...
for(;;) {
        FD_ZERO(&fdR);
        FD_SET(sockfd, &fdR);
        switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) {
                case -1:
                        error handled by u;
                case 0:
                        timeout hanled by u;
                default:
                        if (FD_ISSET(sockfd)) {
                                now u read or recv something;
                                /* if sockfd is father and
                                server socket, u can now
                                accept() */
                        }
        }
}

所以一個FD_ISSET(sockfd)就相當通知了sockfd可讀。
至於struct timeval在此的功能，請man select。不同的timeval設定

linux非同步socket程式設計之select()用法

linux非同步socket程式設計之select()用法

Socket程式設計之Select()監聽

Linux下socket程式設計之多執行緒TCP伺服器

Linux下socket程式設計之多程序TCP伺服器端

Linux下socket程式設計之UDP簡單實現

linux下socket程式設計 select實現非阻塞模式多臺客戶端與伺服器通訊

linux c/c++網路程式設計之—select模型

shell之select用法

Socket程式設計之TCP的簡單實現

linux 核心模組程式設計之LED驅動程式（六）

linux 核心模組程式設計之核心符號匯出（五）

linux 核心模組程式設計之模組引數（四）

linux 核心模組程式設計之編譯多個原始檔（三）

linux 核心模組程式設計之hello word（二）

linux 核心模組程式設計之環境搭建（一）

Linux-UDP socket程式設計

C# socket 程式設計之 accept() 函式返回值解析

python下socket程式設計之TCP連線狀態

android程式設計3 socket程式設計之udp傳送

java Socket程式設計之TCP基本原理

linux非同步socket程式設計之select()用法

相關推薦